CHƯƠNG 4: MÁY MÓC THIẾT BỊ
4.5. Bồn trữ lạnh
Cấu tạo:
Thiết bị có hai lớp vỏ, bên trong có hai cánh khuấy đặt lệch tâm để phối trộn và đảm bảo sự đồng nhất dịch sữa. Nhiệt độ dịch sữa được giữ lạnh trong suốt quá trình lưu trữ. Bồn trữ lạnh được làm lạnh bằng dòng nước lạnh bằng dòng nước lạnh trước khi cho dịch sữa vào.
Hình 4.8 : Bồn trữ lạnh 4.6. Thiết bị đồng hóa
Dịng sản phẩm sữa sau khi được nâng nhiệt độ lên đến 70- 750C ta đưa vào thiết bị đồng hóa bởi 1 pittơng của bơm cao áp. Bơm sẽ tăng áp lực cho hệ nhũ tương lên đến 200 bar tại đầu khe hẹp. Lúc này tốc độ chuyển động của nhũ tương sẽ tăng lên và quá trình đồng hóa xảy ra. Sau khi đi qua khe hẹp thứ nhất các hạt phân tán trong bị phá vỡ và giảm kích thước. Tuy nhiên chúng có thể được kết dính với nhau và tạo thành chùm hạt, việc thực hiện giai đoạn đồng hóa tiếp theo nhằm làm các chùm hạt của pha phân tán tách ra thành từng hạt phân tán riêng lẻ, chống lại hiện tượng tách pha trong quá trình bảo quan hệ nhũ tương sau này. Sau khi kết thúc q trình đồng hóa dịng sản phẩm được đưa ra ngoài cũng nhờ bơm cao và hệ thống đối áp.
[TL CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA] GVHD : ThS LÊ VĂN NHẤT HỒI Hình 4.9 : Thiết bị đồng hóa 1- Motor chính 2- Bộ truyền đai 3- Đồng hồ đo áp suất 4- Trục quay 5- Pittông 6- Hộp pittông 7- Bơm 8- Van 9- Bộ phận đồng hóa
Hình 4.10: Cấu tạo bộ phận đồng hóa
1- Bộ phận sinh lực thuộc hệ thống tạo đối áp 2- Vòng đập
3- Bộ phận tạo khe hẹp
4- Hệ thống thủy lực tạo đối áp 5- Khe hẹp
Máy đồng hóa gồm hai bộ phận chính bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp. Áp suất đồng hóa khoảng 200 bar đồng hóa sữa ở nhiệt độ 60- 850C.
Nguyên lý hoạt động: sữa sau khi được nâng nhiệt độ lên đến 70-750C sẽ đưa vào q trình đồng hóa. Thiết bị đồng hóa sử dụng áp cao gồm hai bộ phận chính: Bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp.
Bơm pittông cao áp được vận hành bởi động cơ điện thông qua một cực quay và hệ thống truyền động tịnh tiến của pittông. Các pittông chuyển động trong xilanh ở áp cao. Đầu tiên, mẫu nguyên liệu sẽ tăng áp lực cho hệ nhũ tương lên đến 200 bar tại đầu vào của khe hẹp. Lúc này tốc độ chuyển động của nhũ tương sẽ tăng lên và q trình đồng hóa sẽ diễn ra. Sau khi qua khe hẹp thứ nhất các hạt phân tán trong bị phá vỡ và giảm kích thước. Tuy nhiên chúng có thể được kết dính với nhau và tạo thành chùm hạt, việc thực hiện giai đoạn đồng hóa tiếp theo nhằm làm các chùm hạt của pha phân tán tách ra thành từng hạt phân tán riêng lẻ, chống lại hiện tượng tách pha trong q trình bảo quản hệ nhũ
[TL CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA] GVHD : ThS LÊ VĂN NHẤT HOÀI
4.7. Thiết bị trao đổi nhiệt ( Tiệt trùng UHT) Cấu tạo: Cấu tạo:
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỉ gồm nhiều tấm bản mỏng hình chữ nhật ghép lại với nhau có độ dày rất mỏng và được làm bằng thép khơng rỉ. Mỗi tấm bản có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt.
Hình 4.11 : Hệ thống UHT
Nguyên tắc hoạt động: quá trình truyền nhiệt có thể thực hiện theo 2 phương pháp Tiệt trùng trực tiếp:
Quá trình tiệt trùng được tiến hành trực tiếp bằng hơi kết hợp với thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản. Theo sơ đồ này, sữa có nhiệt độ 40C từ thùng cân bằng 1 đi qua bơm 2 vào ngăn hoàn nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bảng 3 và được nâng nhiệt lên 800C. Áp suất của sữa được nâng lên 4 bar bằng bơm 4 và đi qua injector 5. Hơi nóng nâng nhiệt độ của sữa lên khoảng 1400C ( với áp suất 4 bar sẽ ngăn không làm sữa bị sôi và giữ nhiệt độ này vài giây ở ống lưu nhiệt 6. Quá trình làm lạnh nhanh xảy ra ở tháp 7,
ở đó chân khơng được điều chỉnh bởi bơm 8 sao cho lượng hơi nước bốc đi cân bằng với lượng hơi nước đã dùng để tiệt trùng.
4.8. Thiết bị trao đổi nhiệt (Thanh trùng dạng bản mỏng)
Hình 4.12 : Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng
Nguyên lý hoạt động: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm kim loại song song ghép chặt
với nhau tạo thành 5 khu vực trao đổi nhiệt riêng biệt.
Hai vỉ liên tiếp ngăn cách nhau bằng một tấm kim loại gọi là tấm nối. Ngồi cùng thiết bị có 2 tấm kim loại dày hơn, to hơn tấm nối, gồm tấm khung được hàn chặt, bắt ốc vào bộ khung và tấm chịu áp. Các tấm truyền nhiệt gián tiếp qua tấm kim loại mỏng giữa 2 dòng lưu chất chuyển động ngược chiều theo 2 cơ chế:
[TL CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA] GVHD : ThS LÊ VĂN NHẤT HOÀI Các tấm kim loại trao đổi nhiệt có 4 lỗ trịn ở 4 góc tạo đường dẫn cho lưu chất chạy qua
4.9. Thiết bị làm lạnh
Hình 4.12 : Thiết bị làm lạnh
Công dụng: Sữa sau khi được thanh trùng xong được làm lạnh ở nhiệt độ 4oC nhờ thiết bị làm lạnh. Sau đó được chuyển sang bồn thành phẩm chờ rót.
4.10. Thiết bị rót và đóng gói
Để bảo quản sản phẩm trong thời gian dài sản phẩm cần được bao gói vơ trùng và đảm bảo thể tích phù hợp với người tiêu dùng. Vì vậy, thiết bị rót và đóng gói có vị trí quan trọng trong sản xuất.
Nguyên tắc hoạt động: cuộn giấy bao bì được di chuyển lên phía trên từ sau máy qua hệ thống các con lăn. Đầu phun mối hàn SA hàn stip lên mép của giấy vật liệu bao gói. Strip có hai chức năng làm chặt mối ghép dọc LS và ngăn sản phẩm không tiếp tục di chuyển lên bồn peroxide. Tại đây trên bề mặt tiếp xúc thực phẩm của vật liệu bao gói được tráng một lớp peroxide mỏng và loại bỏ lượng peroxide dư bằng con lăn ép peroxide.
Trong khi di chuyển xuống, vật liệu bao gói được hàn dọc tại đầu phun mối hàn LS để tạo thành một ống giấy kín, peroxide trên bờ mặt tiếp xúc sẽ được sấy khô bằng nhiệt.
Lúc này, ống giấy đã được tiệt trùng và sản phẩm được phép rót vào. Sản phẩmđược cung cấp bởi ống rót, đầu rót của ống rót dưới mực sản phẩm để giảm nguy cơ tạo bọt. Ống giấy sau khi rót sản phẩm được hệ thống ngàm định dạng thành hộp và phát xung hàn để tạo thành một hộp thành phẩm. Hệ thống ngàm gồm hạ cặp ngàm ép và hàn liên tục kéo vật liệu bao gói chạy qua liên tục trong thiết bị rót.
4.11. Bao bì sữa
4.11.1. Các lớp bao bì
Để bao gói sữa tiệt trùng và thanh trùng, bao bì phải được cấu tạo tối thiểu 6 lớp vật liệu như sau (tính từ ngồi vào trong) :
– Polyethylene: có tác dụng chống thấm nước. fgf –hh –Giấy: để in các thông tin của sản phẩm lên bao bì. –Carton: tạo độ cứng cho bao bì.
–Polyethylene: để kết nối phần carton với giấy.
–Giấy nhơm: có tác dụng ngăn ngừa ánh sáng từ mơi trường bên ngoài tác động đến sản phẩm, ngăn ngừa sự khuếch tán của nước và các cấu tử khác.
–Polyethylene: giúp cho việc hàn kín bao bì dễ dàng bằng phương pháp ép nhiệt. Ngồi trừ lớp carton, các lớp cịn lại có độ dày rất mỏng, xấp xỉ 20 µm. Riêng lớp giấy nhơm có độ dày mỏng hơn nữa. Điểm khác nhau giữa bao bì giấy dành cho sữa tiệt trùng và bao bì giấy dành cho sữa thanh trùng là ép sát bên trong lớp giấy có đến hai lớp polyethylene mỏng được ngăn cách nhau bởi một lớp nhôm. Cấu trúc này giúp ngăn cản triệt để ánh sáng và oxy khơng khí từ mơi trường bên ngồi có thể xâm nhập vào bên trong hộp. Chính vì thế mà sản phẩm có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng trong thời gian dài.
4.11.2. Đặc tính của các lớp vật liệu của bao bì:
– Polyethylene (PE): Polyethylene được sản xuất từ sự trùng hợp khí ethylene ( C2H4) tạo thành mạch polymer ( - CH2 – CH2 -)n.
Được phân thanh 3 nhóm chính:
LDPE- low density polyethylene : 0.91- 0.925g/cm3
[TL CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA] GVHD : ThS LÊ VĂN NHẤT HOÀI
HDPE- high density polyethylene : 0.941- 0.965g/cm3
LLDPE-linear low density polyethylene : 0.92g/cm3
Hai loại PE thường dùng trong bao bì nhiều lớp: LDPE và HDPE. Bảng đặc điểm:
LDPE : Trong nhưng có ánh hơi mờ, độ bóng bề mặt khá cao. Bị kéo dãn và dễ đứt dưới tác dụng của lực. Tính chịu nhiệt: Tnc = 93oC Tmin = -57oC Thàn = 120 – 150oC.Khả năng chống lại các tác nhân: Chống thấm nước tốt, Chống thấm các khí O2, CO2, N2 và hơi nước ké, Chống thấm dầu mỡ kém. Bền đối với acid, kiềm và muối vô cơ. Bị hư hỏng trong dung mơi hữu cơ. Khi bị chiếu xạ thì trở nên vàng, trong suốt, giịn. Khả năng in ấn trên bao bì: kém. Ứng dụng: Dùng làm bao bì cho thủy sản lạnh đơng, Dùng làm lớp trong cùng bao bì nhiều lớp vì dễ dàng hàn dán nhiệt, Túi đựng vật phẩm các loại một cách tạm thời.
HDPE : Trong mờ, kém mềm dẻo hơn LDPE, tính cũng vững cao. Có tính chất cơ lý cao. Tnc = 121oC Tnc = -46oC Tnc = 140=150oC. Chống thấm nước tốt, Chống thấm các khí O2, CO2, N2 và hơi nước tốt.. Chống thấm dầu mỡ cao hơn. Bền đối với acid, kiềm và muối vô cơ. Bị hư hỏng trong dung môi hữu cơ. Khi bị chiếu xạ thì trở nên vàng, trong suốt, giịn. Có thể dùng làm bao bì cho sản phẩm lạnh đơng. Làm lớp ngồi của bao bì dạng túi ghép nhiều lớp, hoặc tạo hình các loại ly, chén. Lọ bình chứa các loại vật phẩm cần thanh trùng.
Giấy nhôm: Một đặc điểm quan trọng của nhôm là chống được tia cực tím do đó nhơm được dùng ở dạng lá nhơm ghép với các vật liệu khác như plastic để bao gói thực phẩm, chống thốt hương, chống tia cực tím. Nhơm được sử dụng làm bao bì thực phẩm có độ tinh khiết từ 99-99,8%. ở dạng lá, nhơm có thể có độ dày như sau: 7,9,12,15,18 µm.
4.11.3. Bao bì tetrabrik:
Bao bì tetrabrik được đóng thực phẩm theo phương pháp tetrapak là loại bao bì màng ghép rất nhẹ nhằm mục đích vô trùng, đảm bảo chất lượng tươi ban đầu cho nguyên cho sản phẩm giàu dinh dưỡng, vitamin từ nguồn ngun liệu. Bao bì nhẹ,có tính bảo vệ
mơi trường, tiện ích cho sử dụng, chun chở, phân phối và bảo quản sản phẩm ở thời gian dài.
Cấu trúc bao bì :
Lớp 1: màng HDPE: chống thấm nước, bảo vệ lớp in bên trong bằng giấy và tránh bị trầy xước.
Lớp 2: giấy in ấn: trang trí và in nhãn.
Lớp 3: giấy kraft: có thể gấp nếp tạo hình dáng hộp. Lớp này có độ cứng và dai chịu được những va chạm cơ học.
Lớp 4: màng copolymer của PE: lớp keo kết dính giữa giấy kraft và màng al. Lớp 5: màng Al: ngăn chặn ẩm, ánh sáng, khí và hơi.
Lớp 6: ionomer hoặc copolymer của PE: lớp keo kết dính giữa màng nhơm và màng HDPE trong cùng.
Lớp 7: LDPE: cho phép bao bì dễ hàn và tạo lớp trơ tiếp xúc với sản phẩm bên trong
Bao bì tetrabrik đã sử dụng loại plastic PE lặp lại 4 lần với ba chức năng khác nhau. Mỗi lớp màng PE được sử dụng với mục đích đạt hiệu quả kinh tế cao như: tạo lớp che phủ bên ngoài cùng bằng HDPE, tạo lớp màng trong cùng dễ hàn nhiệt ( ghép mí than bằng LDPE chỉ áp dụng nhiệt độ hàn khoảng 110-120oc. Lớp kết dính giữa lớp Al và giấy kraft, được cấu tạo bởi vật liệu PE đồng trùng hợp. Lớp này chống thấm phụ trợ cho lớp PE trong cùng và lớp màng nhơm mỏng; màng nhơm chống thấm khí, hơi và hơi nước tốt. Việc sử dụng màng nhôm, màng ionomer dạng chất keo kết dính và màng PE trong cùng đã tạo nên tính thuận lợi: nơi cắm ống hút vào uống là bề mặt hình trịn nhỏ đươc che chở bởi chỉ 3 lớp này, tạo nên sự dễ dàng đục lỗ chỉ bằng đầu nhọn của ống hút plastic. Lớp màng nhơm trợ giúp khả năng chống thấm khí hơi của màng PE, đồng thời chống ánh sáng đi qua màng PE ở vị trí đục lỗ cắm ống hút.
[TL CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA] GVHD : ThS LÊ VĂN NHẤT HOÀI
CHƯƠNG 5 : SO SÁNH CÁC SẢN PHẨM SỮA
5.1. Sữa tươi tiệt trùng vs Sữa hoàn nguyên tiệt trùng
Sản phẩm sữa tiệt trùng trên thị trường có 2 loại chính là sữa tươi tiệt trùng và sữa bột hoàn nguyên tiệt trùng.
Sữa tươi tiệt trùng:
Sữa tươi tiệt trùng thì nguyên liệu ban đầu là sữa tươi. Sữa tươi tiệt trùng làm từ sữa tươi nên hương vị thơm ngon tự nhiên hơn, được xem như sữa tươi. Sữa tươi tiệt trùng có thể bảo quản ở nhiệt độ thường, hạn sử dụng từ 6 tháng đến 1 năm.
Sữa tươi tiệt trùng được chế biến từ sữa tươi nguyên liệu, được xử lý ở nhiệt độ cao (140-143oC) trong khoảng thời gian từ 3-5 giây. Quá trình này nhằm tiêu diệt tồn bộ vi khuẩn có khả năng làm hỏng sữa, giúp bảo quản sản phẩm trong vòng 6 tháng.
Do sữa tươi tiệt trùng xử lý nhiệt chỉ 1 lần trong thời gian cực ngắn nên các dưỡng chất như Vitamin B6, B12, Vitamin C, Folate… hao hụt ít hơn và khơng cần phải bổ sung thêm
Sữa hoàn nguyên tiệt trùng
Sữa tiệt trùng thì bản chất là sữa hồn ngun tiệt trùng, sữa tiệt trùng hoàn nguyên được chế biến từ sữa bột, chất béo các loại và nước, có thể bổ sung thêm phụ liệu . Người ta cho hịa tan sữa bột trong nước rồi sau đó tiến hành xử lý nhiệt. Mặc dù sữa bột cũng được sản xuất từ sữa tươi nhưng đã qua một lần xử lý nhiệt nên ở sữa hoàn nguyên tiệt trùng các vi chất, đặc biệt là các vitamin sẽ bị mất nhiều hơn và hương vị sữa cũng thay đổi nhiều.
Trong khi đó, thành phần chính của sữa tiệt trùng hồn ngun là sữa bột. Trước đó, sữa bột đã được xử lý nhiệt. Khi đưa vào quy trình sản xuất, sữa bột được hịa trộn với nước và một số thành phần khác như dưỡng chất, đường, nước quả, cacao, cà phê…, và được xử lý ở nhiệt độ cao một lần nữa trước khi đóng gói thành phẩm.
Sữa tiệt trùng hoàn nguyên được hoàn nguyên lại sữa nước từ sữa bột nên thường được bổ sung thêm một số dưỡng chất.
5.2. Phương pháp tiệt trùng thông thường vs phương pháp UHT
Phương pháp tiệt trùng sữa thơng thường: tiệt trùng ngồi bao bì.
51 | SỮA THANH TRÙNG, TIỆT TRÙNG
Sữa nguyên liệu Sữa tươi nguyên liệu
Xử lý nhiệt lần 1
Cô đặc thành sữa bột
Xử lý nhiệt lần 2 Phối trộn sữa bột với nước và
các thành phần khác.
Sữa hoàn nguyên tiệt trùng
Xư lý nhiệt 140oC
Làm lạnh 20oC
Sữa tươi tiệt trùng
Bảo quản ở nhiệt độ thường. HSD: 6 tháng- 1 năm.
[TL CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA] GVHD : ThS LÊ VĂN NHẤT HỒI
Hình 5.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất sữa tiệt trùng trong bao bì theo phương pháp thơng trường
Phương pháp sử dụng nhiệt độ siêu cao UHT: tiệt trùng sữa ngồi bao bì.
Đa số sản phẩm sữa tiệt trùng hiện nay trên thị trường đều sử dụng phương pháp tiệt trùng UHT do phương pháp này có những ưu điểm nổi bật sau:
Quá trình sử dụng nhiệt độ cao (143-145oC) trong thời gian ngắn nên hạn chế được mức tối thiểu những biến đổi xấu ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà vẫn tiêu diệt được hầu hết các vi sinh vật và bất hoạt hầu như hoàn toàn enzyme.
Chỉ tiêu cảm quan của sữa tiệt trùng UHT tương tự như sữa thanh trùng, sản phẩm không bị sậm màu và khơng có sự thay đổi đáng kể so với sữa tươi.